WO2021018541A1 - Behandlungsvorrichtung und verfahren zur behandlung von behältern und/oder vorformlingen unter aseptischen bedingungen - Google Patents

Behandlungsvorrichtung und verfahren zur behandlung von behältern und/oder vorformlingen unter aseptischen bedingungen Download PDF

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WO2021018541A1
WO2021018541A1 PCT/EP2020/069325 EP2020069325W WO2021018541A1 WO 2021018541 A1 WO2021018541 A1 WO 2021018541A1 EP 2020069325 W EP2020069325 W EP 2020069325W WO 2021018541 A1 WO2021018541 A1 WO 2021018541A1
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WO
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interior
air
sterile
space
volume flow
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PCT/EP2020/069325
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Thomas Niehr
Jürgen Franz Vorwerk
Christine Unkrig
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Khs Gmbh
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    • B67C3/22—Details
    • B67C3/26—Filling-heads; Means for engaging filling-heads with bottle necks
    • B67C2003/2688—Means for filling containers in defined atmospheric conditions
    • B67C2003/2694—Means for filling containers in defined atmospheric conditions by enclosing a set of containers in a chamber

Definitions

  • the invention relates to a treatment device for treating
  • Containers and / or preforms under aseptic conditions according to
  • the invention relates to machines for treating containers and / or preforms in the beverage industry, the treatment taking place under aseptic conditions.
  • a treatment machine is, for example, a machine for sterilizing preforms.
  • a sterile filling system is known from US Pat. No. 5,848,515 A, for example.
  • the bottles to be filled are passed through a plurality of functional groups, each functional group performing a specific function on the bottles.
  • Each functional group is arranged in a sterile room, with the sterile rooms being kept under a slight overpressure.
  • a method for the sterilization of clean rooms for the treatment and / or filling of containers is known from the publication WO 2008/014991 A1.
  • Controllable ventilation units, controllable air inlets, controllable air outlets and / or controllable doors are used in order to obtain a targeted air flow inside the clean rooms.
  • the document EP 1 941 913 B1 describes a method for sterilizing
  • Plastic preforms the preforms via an inlet opening into a
  • the extraction throughput is controlled through an extraction opening in the protective chamber in such a way that it is equal to the sum of the leakage throughput that penetrates through the inlet and outlet openings on the one hand and the throughput of the sterilizing steam flow minus 15% to 25% on the other hand, the 15 % to 25% of the sterilizing steam flow remains on the preforms.
  • a satisfactory adjustment of the extraction throughput is achieved by verifying that a suitable fogging film from the sterilizing product is present on the preforms and that no condensate is on the inner walls of the
  • the object of the invention is to create a treatment device for treating containers and / or preforms under aseptic conditions, as well as an associated method, in which the air supply and suction are simplified and do not require any complex control.
  • a treatment device is proposed for treating containers and / or preforms under aseptic conditions. Under containers will be there
  • bottles for example bottles, in particular PET bottles or glass bottles, cans and kegs, but other containers are also conceivable.
  • Preforms too
  • Preforms are called plastic bodies, in particular made of PET, which are im
  • Stretch blow molding processes are formed into containers.
  • the treatment device for example a rotary machine
  • the containers and / or preforms are treated under aseptic, that is to say aseptic, conditions, which is necessary, for example, for the sterilization of preforms.
  • the treatment device has an interior space delimited by at least one outer wall, with at least partially aseptic conditions prevailing in the interior space.
  • the interior space can consist of a single, fixed outer wall be limited, or by several outer walls that are partially stationary and partially movable.
  • the transition between the individual outer walls, in particular between stationary and movable ones, is preferably designed as a labyrinth seal and / or a siphon seal.
  • the treatment device has at least one transport device which is designed to transport the containers and / or preforms into and out of the interior space.
  • the transport device can also transport the containers and / or preforms within the interior.
  • the transport device has, for example, gripper and / or carrier elements with which the containers and / or preforms are gripped or carried. An example of such a
  • the transport device is a transport star.
  • the treatment device also has at least one medium supply line opening into the interior.
  • the medium supply line (s) is / are designed to introduce at least one medium into the interior.
  • the sum of the volume flows of the media introduced into the interior via the medium supply line (s) is referred to as the inlet volume flow.
  • a suction device leading from the interior space is also provided, which comprises at least one suction opening adjoining the interior space. The volume of the gas sucked out of the interior by the suction device per unit of time is called
  • the inlet volume flow and / or the suction volume flow can be set in such a way that the suction volume flow is greater than the inlet volume flow.
  • the setting can take place in a variety of ways, for example by manually or electrically opening or closing a valve, by opening or closing slats, or by setting the power of the suction device.
  • the inlet volume flow and the suction volume flow are preferably set such that the suction volume flow is approximately 10% to 20% greater than the inlet volume flow.
  • the treatment device has at least one defective air line opening into the interior space for compensating one
  • the air pressure at the end of the defective air line facing away from the interior is the same or approximately equal to the ambient air pressure. Without the defective air line, since the suction volume flow extracted by the suction device is greater than the inlet volume flow introduced into the interior by the medium supply line (s), negative pressure would result in the interior (compared to the environment). On the other hand, the missing air is sucked in via the defective air line, so that the air that prevails in the interior is removed
  • Air pressure will approximately equalize the ambient air pressure.
  • the approximately equal air pressure in the interior and in the surrounding area ensures that openings in the outer wall, such as those in a labyrinth seal or in the area in which the containers and / or preforms are transported into or out of the interior, no gases from the interior get into the environment and no unsterile air from the environment gets into the interior, which is the case with
  • the media introduced into the interior are displacement air, a sterilization medium and / or drying air. Displacement air is used for this
  • Sterilization medium is used to sterilize the containers and / or preforms, but can also be used to sterilize the interior space and the devices located in the interior space or adjacent to the interior space.
  • hot air and / or H2O2 that is to say hydrogen peroxide, come into consideration as the sterilization medium, but other sterilization media are also conceivable.
  • the drying air is used to dry the containers and / or preforms, in particular after the containers and / or preforms have been sterilized. Both the displacement air and the drying air are preferably sterile, for example after having passed through a
  • the treatment device advantageously has an entry or exit area for transporting the containers and / or preforms into and / or out of the interior.
  • the entry and / or exit area is designed in such a way that when the containers and / or preforms are transported in or out, as little sterile air as possible leaves the interior and as little unsterile ambient air as possible enters the interior.
  • the entry or exit area preferably includes baffles and / or locks.
  • the interior open into the interior and / or the suction opening (s)
  • Suction device are arranged in a lower region of the interior. Then a directed air flow can develop from top to bottom.
  • the sterilization medium and the drying air preferably act on the containers and / or preforms from above. This can be implemented, for example, in such a way that the
  • Sterilization medium is passed via a main line and an annular channel to a plurality of sterilization lances, through which it emerges directed downwards.
  • Sterilization lances are preferably designed to be stationary and the containers and / or preforms are transported through under the sterilization lances, the sterilization medium also being introduced into the containers and / or preforms.
  • the drying air can be directed via a main line and an annular channel to a plurality of drying lances, via which it exits in a downward direction, whereby the containers and / or preforms transported through under the drying lances are dried.
  • the displacement air is preferably introduced into the interior above the sterilization and / or drying lances.
  • a perforated plate which acts as a diffuser, can be arranged between the mouth of the medium supply line introducing the displacement air and the mouths of the sterilization and / or drying lances.
  • the treatment device comprises a control device for controlling the inlet volume flow and / or the suction volume flow. This means that manual setting of the inlet and / or suction volume flow can be dispensed with.
  • the control device can, for example, control the suction volume flow as a function of the inlet volume flow, so that the suction volume flow can be adapted to the inlet volume flow, for example as a function of the process.
  • the control device can also use certain sensors of the treatment device, for example a pressure sensor in the interior or a flow sensor in the defective air line. For example, if the air pressure in the interior falls below the ambient air pressure, this means that more additional air is sucked off by the suction device than can flow in through the defective air line; in this case the suction volume flow is reduced. Conversely, the flow in the defective air line can be very low or nonexistent; In this case, not enough air is sucked out by the suction device and the suction volume flow is increased.
  • the setting takes place
  • control device is preferably set up in the operation of the
  • Treatment device to set the inlet volume flow and / or suction volume flow so that the suction volume flow is greater than the inlet volume flow.
  • the defective air line (s) connects or connects the interior space directly or via at least one air filter with the environment. Via the connection of the defective air line (s)
  • Defective air conduction with the environment is simple but very effective.
  • a direct connection is characterized by an unobstructed flow of air.
  • At least one air filter in the incorrect air line (s) hinders the air flow, but allows filtered or even sterile air to enter the interior.
  • a defective air line is also to be understood quite generally to mean one or a plurality of openings. It is therefore advantageous if the defective air ducts are a plurality of openings in the outer wall and / or the defective air duct (s) as
  • Labyrinth seal is formed or are.
  • a large amount of ambient air can flow into the interior through openings in the outer wall, which are preferably evenly distributed along a circumference of the outer wall, so that a pressure difference between the interior and the environment is quickly equalized. Furthermore, a uniform air flow can be achieved through the openings in the outer wall. Is or if the defective air line (s) are designed as a labyrinth seal, possible
  • the interior space is divided by a theoretical passage area into a sterile sub-space and a non-sterile sub-space, the
  • Medium supply line (s) opens or open into the sterile subspace, which
  • Faulty air line opens or opens into the non-sterile subspace and the
  • Suction opening (s) is or are arranged in the non-sterile subspace.
  • the theoretical passage area also depends on the flow conditions in the interior. In the area of the theoretical passage area, transition or
  • Form mixing zones in which sterile air mixes with non-sterile air.
  • the containers and / or preforms are transported at least partially, preferably completely, through the sterile sub-space on their way through the interior.
  • Sterilizing containers and / or preforms in which it is particularly important that the inside of the container and / or preforms is sterilized, at least the opening of the container and / or preforms must always be in the sterile subspace, that is, the sterile one Partial space must extend at least as far as the surface of the gripper or carrier elements of the transport device.
  • the division into a sterile sub-room and a non-sterile sub-room means that the sterile sub-space is located in an upper area of the interior and the non-sterile sub-area is located in a lower area of the interior.
  • At least one of the medium supply lines is advantageously at least one sealing air supply line opening into the sterile subspace.
  • This sealing air supply line introduces sterile sealing air into the interior, the sterile sealing air preventing the entry of air supplied through the defective air line into the sterile sub-space.
  • the sealing air supply line opens into the sterile subspace in the vicinity of the theoretical passage area, so that it displaces the air supplied by the defective air line in this area.
  • the sealing air is preferably supplied to the interior space under increased pressure so that an air sword, that is, a cutting air curtain, is formed.
  • the sealing air feed line is preferably in the form of a ring surrounding the interior space with a large number of openings or designed as a circumferential gap.
  • the volume flow supplied to the interior by the sealing air is part of the inlet volume flow and is also sucked out of the interior by the suction device.
  • the diffuser plate which is designed as a perforated plate, for example, slows down the gas flows in the area of the theoretical passage area and thus achieves a more uniform gas flow from the sterile sub-space to the non-sterile sub-space. Turbulence is thus suppressed or prevented and thus the entry of non-sterile air into the sterile sub-space is made even more difficult.
  • a method for treating containers and / or preforms under aseptic conditions with a treatment device in particular a
  • Containers are understood to mean, for example, bottles, in particular PET bottles or glass bottles, cans and kegs, but other containers are also conceivable.
  • Preforms also known as preforms, are plastic bodies, in particular made of PET, which are formed into containers using the stretch blow molding process. The container and / or
  • Preforms are treated under aseptic, i.e. sterile, conditions, which is necessary, for example, for the sterilization of preforms.
  • the containers and / or preforms are transported by means of at least one transport device into an interior space delimited by at least one outer wall, treated in the interior space and then out of the interior space again
  • the transport device for example a transport star, has for example gripper and / or carrier elements with which the containers and / or preforms are gripped or carried.
  • At least one medium is fed into the interior via at least one medium supply line.
  • the sum of the volume flows of the media that are introduced into the interior via the medium supply line (s) is referred to as the inlet volume flow.
  • Gas is also extracted from the interior by means of a suction device.
  • the volume of the gas that is sucked out of the interior by the suction device per unit of time is referred to as suction volume flow or suction power.
  • gas from the interior with a compared to
  • Inlet volume flow sucked off larger suction volume flow and an existing pressure difference between the interior and the environment is compensated for by supplying air or ambient air via at least one defective air line opening into the interior.
  • This is preferably achieved in that the suction volume flow and / or the inlet volume flow are adjusted, for example a valve being opened or closed, slats being folded in or out, or the output of the suction device being adjusted.
  • a pressure difference between the interior and the environment is compensated for via at least one defective air line opening into the interior. The air pressure at the end of the defective air line facing away from the interior space is equal to or approximately equal to the ambient air pressure. Without the defective air line, the suction device would cause the suction
  • the suction volume flow is greater than the inlet volume flow introduced into the interior by the medium supply line (s), resulting in a negative pressure in the interior (compared to the surroundings).
  • the missing air is sucked in via the defective air line, so that the air pressure prevailing in the interior is roughly equal to
  • the approximately equal air pressure in the interior and in the surrounding area ensures that openings in the outer wall, such as those in a labyrinth seal or in the area in which the containers and / or preforms are transported into or out of the interior, no gases from the interior get into the environment and no unsterile air from the
  • the process for treating containers and / or preforms is particularly simple, since there is no or only a relatively coarse control of the inlet volume flow and / or
  • Incoming ambient air is displaced, the ambient air preferably being displaced before it enters the interior.
  • the sterilization medium the containers and / or preforms are sterilized, but the interior and the devices located in the interior or adjoining the interior can also be sterilized.
  • hot air and / or H2O2 that is to say hydrogen peroxide, come into consideration as the sterilization medium, but other sterilization media are also conceivable.
  • the containers and / or preforms are dried by means of the drying air, in particular after they have been sterilized. Both the
  • Displacement air and the drying air are preferably sterile, for example after they have passed through an appropriate filter.
  • Other media can also be introduced into the interior, the volume flows of these actively introduced media adding up to the inlet volume flow.
  • the inlet volume flow and / or the suction volume flow are advantageously controlled, in particular by means of a control device of the treatment device.
  • the suction volume flow can depend on the
  • Inlet volume flow can be controlled so that the suction volume flow is adapted, for example, depending on the process to the inlet volume flow.
  • the inlet and / or suction volume flow can also be controlled as a function of certain parameters, for example an air pressure in the interior or a flow through the
  • Flow sensor can be measured. If, for example, the air pressure in the interior falls below the ambient air pressure, this means that more additional air is sucked out through the suction device than can flow in through the defective air line, whereupon the suction volume flow is reduced. Conversely, the flow in the faulty air line can be very low or not present at all, which is the case when not enough air is sucked off by the suction device. In this case, the suction volume flow is increased.
  • Medium supply line (s) is or will be supplied to the sterile subspace of the interior, air is or will be supplied to the non-sterile subspace of the interior via the faulty air line (s) and gas is sucked out of the nonsterile subspace by means of the suction device.
  • the theoretical passage area also depends on the flow conditions in the interior. In the area of the theoretical passage area Transition or mixing zones can also develop in which sterile air mixes with non-sterile air.
  • the containers and / or preforms are transported at least partially, preferably completely, through the sterile sub-space on their way through the interior.
  • the opening of the container and / or preforms must always be in the sterile subspace, that is, the sterile one Partial space must extend at least as far as the surface of the gripper or carrier elements of the transport device. If the medium supply line (s) open into the interior in an upper area of the interior and the suction opening (s) are arranged in a lower area of the interior, the division into a sterile sub-room and a non-sterile sub-room means that the sterile sub-room is in an upper area of the interior and the non-sterile sub-space is located in a lower area of the interior.
  • sealing air is fed into the sterile partial space via at least one medium feed line designed as a sealing air feed line.
  • medium feed line designed as a sealing air feed line.
  • the sealing air supply line opens into the sterile subspace in the vicinity of the theoretical passage area, so that the air supplied by the defective air line is displaced in this area.
  • the sealing air is preferably supplied to the interior space under increased pressure so that an air sword, that is, a cutting air curtain, is formed.
  • the sealing air feed line is preferably designed as a ring surrounding the interior space with a plurality of openings or as a circumferential gap. The one supplied to the interior through the sealing air
  • Volume flow is part of the inlet volume flow and is also controlled by the
  • aspects have been described in connection with a device, it goes without saying that these aspects also represent a description of the corresponding method, so that a block or component of a device is also to be understood as a corresponding method step or as a feature of a method step .
  • aspects that have been described in connection with or as a method step also represent a description of a corresponding block or details or features of a corresponding device.
  • Apparatus such as B. a microprocessor, a programmable computer or an electronic circuit.
  • FIG. 1 shows a schematic longitudinal section through a treatment device
  • FIG. 2 shows a schematic longitudinal section through a further exemplary embodiment of a treatment device
  • Embodiment of a treatment device and 4 shows a schematic longitudinal section through yet another
  • Embodiment of a treatment device Embodiment of a treatment device.
  • FIG. 1 shows a schematic longitudinal section through a treatment device 1 for sterilizing preforms 2 under aseptic, that is to say aseptic, conditions.
  • Preforms 2 are plastic bodies, in particular made of PET, which are formed into containers in the stretch blow molding process.
  • the present treatment device 1 can also generally be used for treating containers and / or preforms 2 under aseptic conditions.
  • Containers can be, for example, bottles, in particular PET bottles or glass bottles, cans or kegs.
  • the treatment device 1 has an interior space 3 which is delimited by outer walls 4.
  • Transport devices 5 serve to transport the preforms 2.
  • Each transport device 5 has a transport element 6 attached to it
  • Support elements 7 on.
  • drives, supports and other details of the transport devices 5 have not been shown.
  • gripper elements or other elements that can transport the preforms 2 can also be used, for example.
  • the preforms 2 are from the first transport device 5.1.
  • the entry area 9 can be a simple opening in the outer wall 4, but it preferably comprises locks and / or baffles so that as little gas or air exchange as possible takes place between the interior 3 and the surroundings 8 via the entry area 9.
  • the preforms 2 are transferred to transport devices 5 designed as transport stars 5.2 and finally to another
  • Transfer device 5.3 By means of the further transport device 5.3 the preforms 2 are then transported from the interior 3 via an exit region 10 into the surroundings 8.
  • the exit area 10 can be a simple opening in the outer wall 4, but it preferably includes locks and / or baffles.
  • a medium feed line 11.1 for a sterilization medium 12 leads into the interior 3.
  • the preforms 2 are sterilized by means of the sterilization medium 12, in particular hot air or, preferably gaseous, H2O2.
  • a main line 13 of the medium supply line 11.1 enters the interior 3 through an upper outer wall 4 of the interior 3.
  • the main line 13 opens into an annular channel 14 on which downwardly directed sterilization lances 15 are arranged.
  • Sterilization lances 15 are located above the carrier elements 7 of one of the transport stars 5.2, so that water flows out of the sterilization lances 15
  • Sterilization medium 12 is passed into the preforms 2, so that the preforms 2 are sterilized in particular internally.
  • Drying air 17 for drying the preforms 2 is introduced. Also the
  • Medium supply line 11.2 comprises a main line 13 which enters the interior 3 through the upper outer wall 4 of the interior 3 and opens into an annular channel 14.
  • Downwardly directed drying lances 18 are arranged on the annular channel 14, the nozzles 16 of which are located above the carrier elements 7 of another of the transport stars 5.2, so that drying air 17 flowing out of the drying lances 18 is guided into the preforms 2 in order to dry the preforms 2.
  • the transport star 5.2, above which the drying lances 18 are located, is arranged in the transport direction T of the preforms 2 behind the transport star 5.2, above which the sterilization lances 15 are located.
  • the nozzle 16 of this medium feed line 11.3 is arranged high up in the interior 3, so that the entire interior 3 is viewed from above displacer air 19 can be applied to the bottom.
  • the displacement air 19 serves to displace ambient air entering the interior space 3, the ambient air preferably being displaced before it flows into the interior space 3.
  • One below the nozzle 16 of the Medium supply line 11.3 for displacement air 19 and perforated plate 20 arranged above the sterilization lances 15 and drying lances 18 acts as a diffuser for the displacement air 19, so that a particularly uniform displacement air curtain is generated.
  • the suction device 21 By means of a suction device 21, gas is sucked out of the interior 3 via suction openings 22 arranged in the lower region of the interior 3.
  • the suction device 21 comprises a suction unit 23 which can be adjusted in terms of its power
  • suction openings 22 are designed, for example, as a fan and is connected to the suction openings 22 via a suction channel 24.
  • the suction unit 23 is set in such a way that the suctioned
  • the suction volume flow is greater than that via the medium supply lines 11 in the
  • Interior 3 guided inlet volume flow which is to be understood as the sum of the volume flows of the sterilization medium 12, the drying air 17 and the displacement air 19. It is advantageous if the suction volume flow is approximately 10% to 20% greater than the inlet volume flow.
  • the treatment device In order to avoid negative pressure in the interior 3, the treatment device also has a plurality of defective air lines 25 opening into the interior 3, which are designed as openings 26 in the outer wall 4.
  • the defective air lines 25 thus directly connect the interior 3 with the surroundings 8, so that ambient air 27 can flow through the defective air ducts 25 into the interior 3.
  • a pressure difference between the interior 3 and the environment 8 is thus compensated. If the pressure prevailing in the interior 3 is equal to the ambient pressure, then it is made difficult or prevented that a gas exchange takes place between the interior 3 and the environment 8, for example via labyrinth seals in the outer wall 4 or the inlet or outlet area 9 or 10 .
  • no sterilization medium 12 can then get from the interior 3 into the environment 8 and there is no contaminated ambient air 27 in the interior 3 except via the defective air line 25.
  • a complex regulation or control of the inlet and / or suction volume flow is not necessary, since as much ambient air 27 is always supplied to the interior 3 via the defective air line 25 as is necessary to compensate for a pressure difference between the interior 3 and the environment 8.
  • the interior 3 is divided into a sterile sub-space 3.1 and a non-sterile sub-space 3.2, the non-sterile sub-space 3.2 being the area of the interior 3 that the ambient air 27 from Inflow via the defective air lines 25 up to the suction via the suction openings 22.
  • the mouths of the defective air lines 25 and the suction openings 22 are therefore arranged in the non-sterile subspace 3.2.
  • Faulty air lines 25 are also arranged in such a way that inflowing ambient air 27 preferably flows in in a downward direction, so that the ambient air flows in
  • Transport elements 6 of the transport devices 5 as well as the sterilization lances 15 and drying lances 18 are not reached.
  • the medium feed lines 11 therefore open into the sterile sub-space 3.1 and the transport elements 6 are located in the sterile sub-space 3.1, so that the preforms 2 are not contaminated by the non-sterile ambient air 27.
  • the boundary between the sterile subspace 3.1 and the non-sterile subspace 3.2 is a theoretical passage area 28, the passage of gas from the sterile subspace 3.1 into the nonsterile subspace 3.2, predominantly but not the other way around. A formation of transition or mixed zones in the area of theoretical
  • passage area 28 for example due to turbulence, is possible.
  • FIG. 2 shows a schematic longitudinal section through a further exemplary embodiment of a treatment device 1.
  • this treatment device 1 has a further medium supply line 11.
  • This further medium supply line 11 is a sealing air supply line 11.4 which directs sterile sealing air 29 into the interior 3 and which opens just above the theoretical passage area 28 in the sterile subspace 3.1.
  • the sealing air 29 is preferably supplied to the interior space 3 under increased pressure, so that an air sword, that is to say a cutting air curtain, is formed just above the theoretical passage area.
  • the sealing air 29 further prevents ambient air 27 supplied via the defective air line 25 from reaching the sterile subspace 3.1.
  • the sealing air 29 comprises a ring 30 extending around the interior space 3 for distributing the sealing air 29 and a circumferential gap 31 through which the sealing air 29 enters the interior space 3.
  • the volume flow of the sealing air 29 is part of the inlet volume flow, so that the suction volume flow must be set to a value that is greater, in particular 10% to 20% greater, than the sum of the volume flows of the sterilization medium, the drying air, the displacement air and the sealing air .
  • the defective air line 25 is also as
  • Labyrinth seal 32 executed in the outer wall 4. This has the advantage that a more uniform flow of ambient air 27 into the interior 3 is achieved,
  • Turbulence can be suppressed and thus the probability that gas will get from the interior 3 into the environment 8 is reduced.
  • Figure 3 shows a schematic longitudinal section through yet another
  • Embodiment of a treatment device 1 In contrast to the
  • this one treatment device 1 has a diffuser plate 33 which is arranged in the area of the theoretical passage area 28.
  • This diffuser plate 33 reinforces the separation of the sterile sub-space 3.1 from the non-sterile sub-space 3.2.
  • the diffuser plate 33 in particular avoids turbulence which could lead to cross-mixing of air from the non-sterile sub-space 3.2 into the sterile sub-space 3.1.
  • an air filter 35 is arranged in a feed line 34 of the defective air line 25. Through this air filter 35, the ambient air 27 is of a variety of
  • the supply line 34 opens into a false air ring duct 36, via which the cleaned ambient air 27 is distributed over the circumference of the interior 3.
  • This treatment device 1 also has a control device 37 which controls the suction volume flow via the power of the suction unit 23.
  • This control is advantageously carried out as a function of operating parameters that the
  • sensors can be provided, by means of which a too low or too high suction volume flow is detected and via which the control of the suction volume flow is preferably adjusted.
  • the suction volume flow is so large, for example, that not enough ambient air 27 can flow in through the defective air line 25 to achieve pressure equalization, then the pressure in the interior 3 drops.
  • a pressure sensor in the interior can therefore detect an excessively high suction volume flow. Is that the other way around
  • the suction volume flow is too low, so ambient air 27 no longer has to flow in to to achieve pressure equalization. Via a sensor that determines the volume flow of the incoming ambient air 27, a too low
  • Suction volume flow can be detected.
  • the control device 37 therefore allows automatic operation of the treatment device 1, in particular also when the inlet volume flow changes over time.
  • FIG. 4 shows a treatment device 1 which is designed for filling containers 38 under aseptic conditions.
  • the precise design of the filling unit 39 is not essential for the present invention and is therefore shown very schematically.
  • Only displacement air 19 enters the interior 3, which in particular prevents ambient air 27 from penetrating into the interior 3 via the entry and exit areas 9 and 10, respectively.
  • the suction volume flow of the suction device 21 is set in such a way that it is greater, in particular 10% to 20% greater than that
  • volume flow of the displacement air 19 is and a pressure equalization between the interior space 3 and the environment 8 takes place via the defective air line 25.
  • no or only a simple control of the suction volume flow is required in order to create suitable sterile conditions in the sterile subspace 3.1.

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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Behandlungsvorrichtung (1) zur Behandlung von Behältern (38) und/oder Vorformlingen (2) unter aseptischen Bedingungen, aufweisend einen durch zumindest eine Außenwand (4) begrenzten Innenraum (3), zumindest eine Transportvorrichtung (5) zum Transportieren der Behälter (38) und/oder Vorformlinge (2) in den Innenraum (3) hinein und aus dem Innenraum (3) heraus, zumindest eine in den Innenraum (3) mündende Mediumszuleitung (11) zum Einleiten von zumindest einem Medium (12; 17; 19; 29) mit einem Eintrittsvolumenstrom in den Innenraum (3) und eine aus dem Innenraum (3) führende Absaugvorrichtung (21) mit zumindest einer Absaugöffnung (22) zum Absaugen von Gas mit einem Absaugvolumenstrom aus dem Innenraum (3). Die Behandlungsvorrichtung (1) zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass der Eintrittsvolumenstrom und/oder der Absaugvolumenstrom derart einstellbar sind, dass der Absaugvolumenstrom größer als der Eintrittsvolumenstrom ist, und die Behandlungsvorrichtung (1) zumindest eine in den Innenraum (3) mündende Fehlluftleitung (25) aufweist, zum Ausgleichen eines Druckunterschieds zwischen dem Innenraum (3) und der Umgebung (8). Ferner bezieht sich die Erfindung auf ein entsprechendes Verfahren zum Behandeln von Behältern (38) und/oder Vorformlingen (2) unter aseptischen Bedingungen mit einer Behandlungsvorrichtung (1).

Description

Behandlungsvorrichtung und Verfahren zur Behandlung von Behältern und/oder Vorformlingen unter aseptischen Bedingungen
Die Erfindung bezieht sich auf eine Behandlungsvorrichtung zur Behandlung von
Behältern und/oder Vorformlingen unter aseptischen Bedingungen gemäß dem
Oberbegriff des Patentanspruches 1 und auf ein Verfahren zum Behandeln von Behältern und/oder Vorformlingen unter aseptischen Bedingungen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 11.
Die Erfindung betrifft Maschinen zur Behandlung von Behältern und/oder Vorformlingen in der Getränkeindustrie, wobei die Behandlung unter aseptischen Bedingungen erfolgt. Eine derartige Behandlungsmaschine ist beispielsweise eine Maschine zur Sterilisierung von Vorformlingen.
Eine sterile Abfüllanlage ist beispielsweise aus der Druckschrift US 5,848,515 A bekannt. Dort werden die zu befüllenden Flaschen durch eine Mehrzahl an Funktionsgruppen geleitet, wobei jede Funktionsgruppe eine spezifische Funktion an den Flaschen ausführt. Jede Funktionsgruppe ist dabei in einem sterilen Raum angeordnet, wobei die sterilen Räume unter einem leichten Überdruck gehalten werden.
Ein Verfahren zur Sterilisation von Reinräumen für die Behandlung und/oder Füllung von Behältern ist aus der Druckschrift WO 2008/014991 A1 bekannt. Um im Inneren der Reinräume eine gezielte Luftführung zu erhalten werden steuerbare Belüftungseinheiten, steuerbare Lufteinlässe, steuerbare Luftauslässe und/oder steuerbare Türen verwendet.
Die Druckschrift EP 1 941 913 B1 beschreibt ein Verfahren zum Sterilisieren von
Kunststoffvorformlingen, wobei die Vorformlinge über eine Einlassöffnung in eine
Schutzkammer transportiert, in der Schutzkammer mit einem sterilisierenden Dampfstrom beaufschlagt und über eine Auslassöffnung wieder aus der Schutzkammer heraus transportiert werden. Des Weiteren wird die Atmosphäre aus der Schutzkammer extrahiert, um jeglichen Austritt des zerstäubten sterilisierenden Produkts zu vermeiden. Dabei wird der Extraktionsdurchsatz durch eine Extraktionsöffnung der Schutzkammer so gesteuert, dass er gleich der Summe einerseits aus dem Leckdurchsatz, der durch die Einlass- und Auslassöffnungen dringt, und andererseits aus dem Durchsatz des sterilisierenden Dampfstroms abzüglich 15 % bis 25 % ist, wobei die 15 % bis 25 % des sterilisierenden Dampfstroms auf den Vorformlingen haften bleibt. In der Praxis wird eine zufriedenstellende Einstellung des Extraktionsdurchsatzes dadurch erreicht, dass verifiziert wird, dass ein geeigneter Beschlagfilm aus dem sterilisierenden Produkt auf den Vorformlingen vorhanden ist und dass kein Kondensat an den Innenwänden der
Schutzkammer auftritt.
Die Steuerung des Extraktionsdurchsatzes ist also aufwendig und muss von
Bedienpersonal durchgeführt werden.
Ausgehend vom bekannten Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die
Aufgabe zu Grunde, eine Behandlungsvorrichtung zur Behandlung von Behältern und/oder Vorformlingen unter aseptischen Bedingungen sowie ein dazugehöriges Verfahren zu schaffen, bei denen die Luftzuleitung und -absaugung vereinfacht sind und keiner aufwendigen Steuerung bedürfen.
Die Aufgabe wird durch eine Behandlungsvorrichtung zur Behandlung von Behältern und/oder Vorformlingen unter aseptischen Bedingungen gemäß den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1 und durch ein Verfahren zum Behandeln von Behältern und/oder Vorformlingen unter aseptischen Bedingungen gemäß den Merkmalen des nebengeordneten Patentanspruchs 11 gelöst. Die jeweiligen Unteransprüche betreffen dabei besonders bevorzugte Ausführungsvarianten der Erfindung.
Vorgeschlagen wird eine Behandlungsvorrichtung zur Behandlung von Behältern und/oder Vorformlingen unter aseptischen Bedingungen. Unter Behältern werden dabei
beispielsweise Flaschen, insbesondere PET-Flaschen oder Glasflaschen, Dosen und Kegs verstanden, es sind aber auch andere Behälter denkbar. Vorformlinge, auch
Preforms genannt, sind Kunststoffkörper, insbesondere aus PET, die im
Streckblasverfahren zu Behältern umgeformt werden. In der Behandlungsvorrichtung, beispielsweise einer Rundläufermaschine, werden die Behälter und/oder Vorformlinge unter aseptischen, also keimfreien, Bedingungen behandelt, was beispielsweise bei der Sterilisierung von Vorformlingen notwendig ist.
Die Behandlungsvorrichtung weist einen durch zumindest eine Außenwand begrenzten Innenraum auf, wobei in den Innenraum zumindest teilweise aseptische Bedingungen herrschen. Dabei kann der Innenraum von einer einzelnen, ortsfesten Außenwand begrenzt sein, oder auch von mehreren Außenwänden, die teilweise ortsfest und teilweise beweglich sind. Der Übergang zwischen den einzelnen Außenwänden, insbesondere zwischen ortsfesten und beweglichen, ist dabei vorzugsweise als Labyrinthdichtung und/oder Siphondichtung ausgeführt.
Des Weiteren weist die Behandlungsvorrichtung zumindest eine Transportvorrichtung auf, die zum Transportieren der Behälter und/oder Vorformlinge in den Innenraum hinein und aus dem Innenraum heraus ausgebildet ist. Darüber hinaus kann die Transportvorrichtung die Behälter und/oder Vorformlinge auch innerhalb des Innenraums transportieren. Zum Transportieren der Behälter und/oder Vorformlinge weist die Transportvorrichtung beispielsweise Greifer- und/oder Trägerelemente auf, mit denen die Behälter und/oder Vorformlinge gegriffen bzw. getragen werden. Ein Beispiel für eine derartige
Transportvorrichtung ist ein Transportstern.
Die Behandlungsvorrichtung weist auch zumindest eine in den Innenraum mündende Mediumszuleitung auf. Die Mediumszuleitung(en) ist/sind dabei zum Einleiten von zumindest einem Medium in den Innenraum ausgebildet. Die Summe der Volumenströme der über die Mediumszuleitung(en) in den Innenraum eingeleiteten Medien wird dabei als Eintrittsvolumenstrom bezeichnet. Zum Absaugen von Gas aus dem Innenraum ist zudem eine aus dem Innenraum führende Absaugvorrichtung vorgesehen, die zumindest eine an den Innenraum grenzende Absaugöffnung umfasst. Das Volumen des pro Zeiteinheit von der Absaugvorrichtung aus dem Innenraum abgesaugten Gases wird dabei als
Absaugvolumenstrom oder Absaugleistung bezeichnet.
Erfindungsgemäß sind der Eintrittsvolumenstrom und/oder der Absaugvolumenstrom derart einstellbar, dass der Absaugvolumenstrom größer als der Eintrittsvolumenstrom ist. Das Einstellen kann dabei auf vielfältige Weise erfolgen, beispielsweise durch das manuelle oder elektrische Öffnen oder Schließen eines Ventils, durch das An- oder Aufklappen von Lamellen oder durch das Einstellen der Leistung der Absaugvorrichtung. Vorzugsweise werden der Eintrittsvolumenstrom und der Absaugvolumenstrom dabei derart eingestellt, dass der Absaugvolumenstrom etwa 10 % bis 20 % größer als der Eintrittsvolumenstrom ist. Des Weiteren weist die Behandlungsvorrichtung zumindest eine in den Innenraum mündende Fehlluftleitung auf, zum Ausgleichen eines
Druckunterschieds zwischen dem Innenraum und der Umgebung. Der Luftdruck an dem dem Innenraum abgewandten Ende der Fehlluftleitung ist dabei gleich oder ungefähr gleich dem Umgebungsluftdruck. Ohne die Fehlluftleitung würde sich, da der von der Absaugvorrichtung abgesaugte Absaugvolumenstrom größer ist als der von der oder den Mediumszuleitung(en) in den Innenraum eingeleitete Eintrittsvolumenstrom, im Innenraum ein Unterdrück (im Vergleich zur Umgebung) ergeben. Über die Fehlluftleitung wird hingegen die fehlende Luft angesaugt, so dass sich der im Innenraum herrschende
Luftdruck etwa dem Umgebungsluftdruck angleichen wird. Der ungefähr gleiche Luftdruck im Innenraum und in der Umgebung sorgt dafür, dass an Öffnungen der Außenwand, wie sie beispielsweise bei einer Labyrinthdichtung oder in dem Bereich, in dem die Behälter und/oder Vorformlinge in den Innenraum hinein oder aus dem Innenraum heraus transportiert werden, keine Gase aus dem Innenraum in die Umgebung gelangen und keine unsterile Luft aus der Umgebung in den Innenraum gelangt, was bei
Druckunterschieden zwischen dem Innenraum und der Umgebung der Fall wäre. Die Kombination des Absaugvolumenstroms, der größer ist als der Eintrittsvolumenstrom, mit der Fehlluftleitung ist einfach in der Konstruktion und Herstellung und bedarf keiner Steuerung oder lediglich einer relativ groben Steuerung des Eintrittsvolumenstroms und/oder Absaugvolumenstroms, was problemlos auch automatisch machbar ist. Zudem sorgt die Zuleitung von Luft über die Fehlluftleitung für gleichmäßige
Strömungsverhältnisse im Innenraum.
Von Vorteil ist es, wenn die in den Innenraum eingeleiteten Medien Verdrängerluft, ein Sterilisationsmedium und/oder Trocknungsluft sind. Verdrängerluft dient dabei dem
Verdrängen von in den Innenraum eintretender Umgebungsluft, wobei die Umgebungsluft vorzugsweise schon verdrängt wird bevor sie in den Innenraum eintritt. Das
Sterilisationsmedium dient dem Sterilisieren der Behälter und/oder Vorformlinge, kann aber auch zum Sterilisieren des Innenraums und der im Innenraum befindlichen oder an den Innenraum angrenzenden Vorrichtungen verwendet werden. Als Sterilisationsmedium kommen dabei insbesondere Heißluft und/oder H2O2, also Wasserstoffperoxid, in Betracht, es sind aber auch andere Sterilisationsmedien denkbar. Die Trocknungsluft dient dem Trocknen der Behälter und/oder Vorformlinge, insbesondere nach dem Sterilisieren der Behälter und/oder Vorformlinge. Sowohl die Verdrängerluft als auch die Trocknungsluft sind dabei vorzugsweise steril, beispielsweise nach dem Durchlaufen eines
entsprechenden Filters. Es können auch noch andere Medien in den Innenraum
eingeleitet werden, wobei die Volumenströme dieser aktiv eingeleiteten Medien sich zum Eintrittsvolumenstrom summieren. Vorteilhafterweise weist die Behandlungsvorrichtung zum Hinein- und/oder Heraustransportieren der Behälter und/oder Vorformlinge in den bzw. aus dem Innenraum einen Eintritts- bzw. Austrittsbereich auf. Der Eintritts- und/oder Austrittsbereich ist dabei derart gestaltet, dass beim Hinein- bzw. Heraustransportieren der Behälter und/oder Vorformlinge möglichst wenig sterile Luft den Innenraum verlässt und möglichst wenig unsterile Umgebungsluft in den Innenbereich gelangt. Hierzu umfasst der Eintritts- bzw. Austrittsbereich vorzugsweise Blenden und/oder Schleusen.
Vorteilhaft ist es, wenn die Mediumszuleitung(en) in einem oberen Bereich des
Innenraums in den Innenraum münden und/oder die Absaugöffnung(en) der
Absaugvorrichtung in einem unteren Bereich des Innenraums angeordnet sind. Dann kann sich ein gerichteter Luftstrom von oben nach unten ausbilden. Das Sterilisationsmedium und die Trocknungsluft wirken dabei vorzugsweise von oben auf die Behälter und/oder Vorformlinge ein. Dies lässt sich beispielsweise derart realisieren, dass das
Sterilisationsmedium über eine Hauptleitung und einen Ringkanal zu einer Mehrzahl an Sterilisationslanzen geleitet wird, über die es nach unten gerichtet austritt. Die
Sterilisationslanzen sind dabei vorzugsweise ortsfest ausgebildet und die Behälter und/oder Vorformlinge werden unter den Sterilisationslanzen hindurch transportiert, wobei das Sterilisationsmedium auch in die Behälter und/oder Vorformlinge eingeleitet wird. Ebenso kann die Trocknungsluft über eine Hauptleitung und einen Ringkanal zu einer Mehrzahl an Trocknungslanzen geleitet werden, über die sie nach unten gerichtet austritt, wodurch die unter den Trocknungslanzen hindurch transportierten Behälter und/oder Vorformlinge getrocknet werden. Die Verdrängungsluft wird vorzugsweise noch oberhalb der Sterilisations- und/oder Trocknungslanzen in den Innenraum eingeleitet. Um einen besonders gleichmäßigen Verdrängungsluftschleier zu erzielen kann zwischen der Mündung der die Verdrängungsluft einleitenden Mediumszuleitung und den Mündungen der Sterilisations- und/oder Trocknungslanzen noch ein Lochblech angeordnet sein, das als Diffusor wirkt.
Von Vorteil ist es, wenn die Behandlungsvorrichtung eine Steuervorrichtung zum Steuern des Eintrittsvolumenstroms und/oder Absaugvolumenstroms umfasst. Dadurch kann ein manuelles Einstellen des Eintritts- und/oder Absaugvolumenstroms entfallen. Die
Steuervorrichtung kann beispielsweise den Absaugvolumenstrom in Abhängigkeit vom Eintrittsvolumenstrom steuern, so dass der Absaugvolumenstrom beispielsweise prozessabhängig auf den Eintrittsvolumenstrom angepasst werden kann. Die Steuervorrichtung kann zum Steuern des Eintritts- und/oder Absaugvolumenstroms auch auf bestimmte Sensoren der Behandlungsvorrichtung zurückgreifen, beispielsweise auf einen Drucksensor im Innenraum oder einen Durchflusssensor in der Fehlluftleitung. Sinkt beispielsweise der Luftdruck im Innenraum unter den Umgebungsluftdruck, so bedeutet dies, dass mehr zusätzliche Luft durch die Absaugvorrichtung abgesaugt wird als durch die Fehlluftleitung nachströmen kann; in diesem Fall wird der Absaugvolumenstrom reduziert. Umgekehrt kann der Durchfluss in der Fehlluftleitung sehr gering oder gar nicht vorhanden sein; in diesem Fall wird nicht genügend Luft durch die Absaugvorrichtung abgesaugt und der Absaugvolumenstrom wird erhöht.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung erfolgt die Einstellung des
Eintrittsvolumenstroms und/oder Absaugvolumenstroms durch die Steuervorrichtung. Das heißt, vorzugsweise ist die Steuervorrichtung dazu eingerichtet, im Betrieb der
Behandlungsvorrichtung den Eintrittsvolumenstrom und/oder Absaugvolumenstrom so einzustellen, dass der Absaugvolumenstrom größer als der Eintrittsvolumenstrom ist.
Vorteilhafterweise verbindet bzw. verbinden die Fehlluftleitung(en) den Innenraum direkt oder über zumindest einen Luftfilter mit der Umgebung. Über die Verbindung des
Innenraums mit der Umgebung strömt, sollte ein Druckunterschied zwischen dem
Innenraum und der Umgebung herrschen, so viel Umgebungsluft in den Innenraum bis der Druckunterschied ausgeglichen ist. Der Luftdruck im Innenraum ist dann also gleich dem Umgebungsluftdruck. Die Verbindung des Innenraums über eine oder mehrere
Fehlluftleitung(en) mit der Umgebung ist dabei einfach aber sehr effektiv. Eine direkte Verbindung zeichnet sich dabei durch einen ungehinderten Luftstrom aus. Zumindest ein Luftfilter in der oder den Fehlluftleitung(en) behindert zwar den Luftstrom, lässt allerdings gefilterte oder sogar sterile Luft in den Innenraum eintreten.
Dabei soll unter einer Fehlluftleitung ganz allgemein auch eine oder eine Vielzahl von Öffnungen verstanden werden. Somit ist es vorteilhaft, wenn die Fehlluftleitungen eine Vielzahl von Öffnungen in der Außenwand sind und/oder die Fehlluftleitung(en) als
Labyrinthdichtung ausgebildet ist bzw. sind. Durch Öffnungen in der Außenwand, die vorzugsweise gleichmäßig entlang eines Umfangs der Außenwand verteilt sind, kann eine große Menge Umgebungsluft in den Innenraum strömen, so dass ein Druckunterschied zwischen Innenraum und Umgebung schnell ausgeglichen wird. Des Weiteren lässt sich durch die Öffnungen in der Außenwand ein gleichmäßiger Luftstrom erreichen. Ist bzw. sind die Fehlluftleitung(en) als Labyrinthdichtung ausgebildet, so werden mögliche
Turbulenzen unterdrückt oder verhindert und die Wahrscheinlichkeit, dass Gas aus dem Innenraum in die Umgebung gelangt, reduziert.
Von Vorteil ist es, wenn der Innenraum durch eine theoretische Durchtrittsfläche in einen sterilen Teilraum und einen nicht sterilen Teilraum geteilt ist, wobei die
Mediumszuleitung(en) in den sterilen Teilraum mündet bzw. münden, die
Fehlluftleitung(en) in den nicht sterilen Teilraum mündet bzw. münden und die
Absaugöffnung(en) im nicht sterilen Teilraum angeordnet ist bzw. sind. Die theoretische Durchtrittsfläche hängt dabei auch von den Strömungsverhältnissen im Innenraum ab. Im Bereich der theoretischen Durchtrittsfläche können sich zudem Übergangs- bzw.
Mischzonen ausbilden, in denen sich sterile Luft mit nicht steriler Luft mischt. Die Behälter und/oder Vorformlinge werden dabei auf ihrem Weg durch den Innenraum zumindest teilweise, vorzugsweise vollständig, durch den sterilen Teilraum transportiert. Zum
Sterilisieren von Behältern und/oder Vorformlingen, bei dem es vor allem darauf ankommt, dass die Innenseite der Behälter und/oder Vorformlinge sterilisiert wird, muss sich zumindest die Öffnung der Behälter und/oder Vorformlinge stets im sterilen Teilraum befinden, das heißt, der sterile Teilraum muss sich zumindest bis zur Oberfläche der Greifer- bzw. Trägerelemente der Transportvorrichtung erstrecken. In dem Fall, dass die Mediumszuleitung(en) in einem oberen Bereich des Innenraums in den Innenraum münden und die Absaugöffnung(en) in einem unteren Bereich des Innenraums angeordnet sind, bedeutet die Aufteilung in einen sterilen Teilraum und einen nicht sterilen Teilraum, dass sich der sterile Teilraum in einem oberen Bereich des Innenraums und der nicht sterile Teilraum in einem unteren Bereich des Innenraums befindet.
Vorteilhafterweise ist zumindest eine der Mediumszuleitungen zumindest eine in den sterilen Teilraum mündende Sperrluftzuleitung. Diese Sperrluftzuleitung leitet sterile Sperrluft in den Innenraum ein, wobei die sterile Sperrluft das Eintreten von durch die Fehlluftleitung zugeführter Luft in den sterilen Teilraum verhindert. Die Sperrluftzuleitung mündet dabei insbesondere in der Nähe der theoretischen Durchtrittsfläche in den sterilen Teilraum, so dass sie in diesem Bereich die von der Fehlluftleitung zugeführte Luft verdrängt. Die Sperrluft wird dabei vorzugsweise unter erhöhtem Druck dem Innenraum zugeführt, so dass sich ein Luftschwert, das heißt, ein schneidender Luftvorhang, bildet. Um eine möglichst große Fläche mit Sperrluft zu versorgen, ist die Sperrluftzuleitung vorzugsweise als um den Innenraum umlaufender Ring mit einer Vielzahl von Öffnungen oder als umlaufender Spalt ausgebildet. Der dem Innenraum durch die Sperrluft zugeführte Volumenstrom ist ein Teil des Eintrittsvolumenstroms und wird ebenfalls von der Absaugvorrichtung aus dem Innenraum abgesaugt.
Von Vorteil ist es, wenn die Behandlungsvorrichtung ein im Bereich der theoretischen Durchtrittsfläche angeordnetes Diffusorblech aufweist zur Vermeidung einer
Quervermischung von Luft aus dem nicht sterilen Teilraum in den sterilen Teilraum durch Turbulenzen. Durch das Diffusorblech, das beispielsweise als Lochblech ausgebildet ist, werden die Gasströmungen im Bereich der theoretischen Durchtrittsfläche verlangsamt und so ein gleichmäßigerer Gasstrom vom sterilen Teilraum zum nicht sterilen Teilraum erreicht. Turbulenzen werden somit unterdrückt oder unterbunden und damit das Eintreten von nicht steriler Luft in den sterilen Teilraum weiter erschwert.
Ferner wird ein Verfahren zum Behandeln von Behältern und/oder Vorformlingen unter aseptischen Bedingungen mit einer Behandlungsvorrichtung, insbesondere einer
Behandlungsvorrichtung gemäß der vorangegangenen Beschreibung, vorgeschlagen. Unter Behältern werden dabei beispielsweise Flaschen, insbesondere PET-Flaschen oder Glasflaschen, Dosen und Kegs verstanden, es sind aber auch andere Behälter denkbar. Vorformlinge, auch Preforms genannt, sind Kunststoffkörper, insbesondere aus PET, die im Streckblasverfahren zu Behältern umgeformt werden. Die Behälter und/oder
Vorformlinge werden dabei unter aseptischen, also keimfreien, Bedingungen behandelt, was beispielsweise bei der Sterilisierung von Vorformlingen notwendig ist.
Bei dem Verfahren werden die Behälter und/oder Vorformlinge mittels zumindest einer Transportvorrichtung in einen durch zumindest eine Außenwand begrenzten Innenraum transportiert, im Innenraum behandelt und wieder aus dem Innenraum heraus
transportiert. Hierzu weist die Transportvorrichtung, beispielsweise ein Transportstern, zum Beispiel Greifer- und/oder Trägerelemente auf, mit denen die Behälter und/oder Vorformlinge gegriffen bzw. getragen werden.
Über zumindest eine Mediumszuleitung wird zumindest ein Medium in den Innenraum geleitet. Die Summe der Volumenströme der Medien, die über die Mediumszuleitung(en) in den Innenraum eingeleitet werden, wird als Eintrittsvolumenstrom bezeichnet. Mittels einer Absaugvorrichtung wird zudem Gas aus dem Innenraum abgesaugt. Das Volumen des Gases, das pro Zeiteinheit von der Absaugvorrichtung aus dem Innenraum abgesaugt wird, wird dabei als Absaugvolumenstrom oder Absaugleistung bezeichnet.
Erfindungsgemäß wird Gas aus dem Innenraum mit einem im Vergleich zum
Eintrittsvolumenstrom größeren Absaugvolumenstrom abgesaugt und ein bestehender Druckunterschied zwischen dem Innenraum und der Umgebung durch Zuführung von Luft bzw. Umgebungsluft über zumindest eine in den Innenraum mündende Fehlluftleitung ausgeglichen. Dies wird vorzugsweise dadurch erreicht, dass der Absaugvolumenstrom und/oder der Eintrittsvolumenstrom eingestellt werden, wobei beispielsweise ein Ventil geöffnet oder geschlossen wird, Lamellen an- oder aufgeklappt werden oder die Leistung der Absaugvorrichtung eingestellt wird. Des Weiteren wird ein Druckunterschied zwischen dem Innenraum und der Umgebung über zumindest eine in den Innenraum mündende Fehlluftleitung ausgeglichen. Der Luftdruck an dem dem Innenraum abgewandten Ende der Fehlluftleitung ist dabei gleich oder ungefähr gleich dem Umgebungsluftdruck. Ohne die Fehlluftleitung würde sich, da der von der Absaugvorrichtung abgesaugte
Absaugvolumenstrom größer ist als der von der oder den Mediumszuleitung(en) in den Innenraum eingeleitete Eintrittsvolumenstrom, im Innenraum ein Unterdrück (im Vergleich zur Umgebung) ergeben. Über die Fehlluftleitung wird hingegen die fehlende Luft angesaugt, so dass sich der im Innenraum herrschende Luftdruck etwa dem
Umgebungsluftdruck angleichen wird. Der ungefähr gleiche Luftdruck im Innenraum und in der Umgebung sorgt dafür, dass an Öffnungen der Außenwand, wie sie beispielsweise bei einer Labyrinthdichtung oder in dem Bereich, in dem die Behälter und/oder Vorformlinge in den Innenraum hinein oder aus dem Innenraum heraus transportiert werden, keine Gase aus dem Innenraum in die Umgebung gelangen und keine unsterile Luft aus der
Umgebung in den Innenraum gelangt, was bei Druckunterschieden zwischen dem
Innenraum und der Umgebung der Fall wäre. Die Kombination von größerem
Absaugvolumenstrom als Eintrittsvolumenstrom mit der Fehlluftleitung ist das Verfahren zur Behandlung von Behältern und/oder Vorformlingen besonders einfach, da es keiner oder lediglich einer relativ groben Steuerung des Eintrittsvolumenstroms und/oder
Absaugvolumenstroms bedarf, was problemlos auch automatisch machbar ist.
Vorteilhaft ist es, wenn als Medien Verdrängerluft, ein Sterilisationsmedium und/oder Trocknungsluft eingeleitet werden. Von der Verdrängerluft wird in den Innenraum
eintretende Umgebungsluft verdrängt, wobei die Umgebungsluft vorzugsweise schon verdrängt wird bevor sie in den Innenraum eintritt. Mittels des Sterilisationsmediums werden die Behälter und/oder Vorformlinge sterilisiert, es können aber auch der Innenraum und die im Innenraum befindlichen oder an den Innenraum angrenzenden Vorrichtungen sterilisiert werden. Als Sterilisationsmedium kommen dabei insbesondere Heißluft und/oder H2O2, also Wasserstoffperoxid, in Betracht, es sind aber auch andere Sterilisationsmedien denkbar. Mittels der Trocknungsluft werden die Behälter und/oder Vorformlinge getrocknet, insbesondere nachdem sie sterilisiert wurden. Sowohl die
Verdrängerluft als auch die Trocknungsluft sind dabei vorzugsweise steril, beispielsweise nachdem sie einen entsprechenden Filter durchlaufen haben. Es können auch noch andere Medien in den Innenraum eingeleitet werden, wobei die Volumenströme dieser aktiv eingeleiteten Medien sich zum Eintrittsvolumenstrom summieren.
Vorteilhafterweise werden der Eintrittsvolumenstrom und/oder der Absaugvolumenstrom, insbesondere mittels einer Steuervorrichtung der Behandlungsvorrichtung, gesteuert.
Dadurch entfällt beispielsweise das manuelle Einstellen des Eintritts- und/oder
Absaugvolumenstroms. Der Absaugvolumenstrom kann in Abhängigkeit vom
Eintrittsvolumenstrom gesteuert werden, so dass der Absaugvolumenstrom beispielsweise prozessabhängig auf den Eintrittsvolumenstrom angepasst wird. Der Eintritts- und/oder Absaugvolumenstrom kann auch abhängig von bestimmten Parametern gesteuert werden, beispielsweise einem Luftdruck im Innenraum oder einem Durchfluss durch die
Fehlluftleitung, wobei diese Parameter z.B. von einem Drucksensor bzw. einem
Durchflusssensor gemessen werden. Sinkt beispielsweise der Luftdruck im Innenraum unter den Umgebungsluftdruck, so bedeutet dies, dass mehr zusätzliche Luft durch die Absaugvorrichtung abgesaugt wird als durch die Fehlluftleitung nachströmen kann, woraufhin der Absaugvolumenstrom reduziert wird. Umgekehrt kann der Durchfluss in der Fehlluftleitung sehr gering oder gar nicht vorhanden sein, was dann der Fall ist, wenn nicht genügend Luft durch die Absaugvorrichtung abgesaugt wird. In diesem Fall wird der Absaugvolumenstrom erhöht.
Von Vorteil ist es, wenn der Innenraum durch eine theoretische Durchtrittsfläche in einen sterilen Teilraum und einen nicht sterilen Teilraum geteilt ist, wobei über die
Mediumszuleitung(en) dem sterilen Teilraum des Innenraums Medien zugeleitet wird bzw. werden, über die Fehlluftleitung(en) dem nicht sterilen Teilraum des Innenraums Luft zugeleitet wird bzw. werden und mittels der Absaugvorrichtung Gas aus dem nicht sterilen Teilraum absaugt wird. Die theoretische Durchtrittsfläche hängt dabei auch von den Strömungsverhältnissen im Innenraum ab. Im Bereich der theoretischen Durchtrittsfläche können sich zudem Übergangs- bzw. Mischzonen ausbilden, in denen sich sterile Luft mit nicht steriler Luft mischt. Die Behälter und/oder Vorformlinge werden dabei auf ihrem Weg durch den Innenraum zumindest teilweise, vorzugsweise vollständig, durch den sterilen Teilraum transportiert. Um Behälter und/oder Vorformlinge zu sterilisieren, wobei es vor allem darauf ankommt, dass die Innenseite der Behälter und/oder Vorformlinge sterilisiert wird, muss sich zumindest die Öffnung der Behälter und/oder Vorformlinge stets im sterilen Teilraum befinden, das heißt, der sterile Teilraum muss sich zumindest bis zur Oberfläche der Greifer- bzw. Trägerelemente der Transportvorrichtung erstrecken. Falls die Mediumszuleitung(en) in einem oberen Bereich des Innenraums in den Innenraum münden und die Absaugöffnung(en) in einem unteren Bereich des Innenraums angeordnet sind, bedeutet die Aufteilung in einen sterilen Teilraum und einen nicht sterilen Teilraum, dass sich der sterile Teilraum in einem oberen Bereich des Innenraums und der nicht sterile Teilraum in einem unteren Bereich des Innenraums befindet.
Vorteilhaft ist es, wenn in den sterilen Teilraum über zumindest eine als Sperrluftzuleitung ausgebildete Mediumszuleitung Sperrluft zugeleitet wird. Dabei ist die Sperrluft
vorzugsweise steril und das Eintreten von durch die Fehlluftleitung zugeführter Luft in den sterilen Teilraum wird von der Sperrluft verhindert. Die Sperrluftzuleitung mündet dabei insbesondere in der Nähe der theoretischen Durchtrittsfläche in den sterilen Teilraum, so dass in diesem Bereich die von der Fehlluftleitung zugeführte Luft verdrängt wird. Die Sperrluft wird dabei vorzugsweise unter erhöhtem Druck dem Innenraum zugeführt, so dass sich ein Luftschwert, das heißt, ein schneidender Luftvorhang, bildet. Um eine möglichst große Fläche mit Sperrluft zu versorgen, ist die Sperrluftzuleitung vorzugsweise als um den Innenraum umlaufender Ring mit einer Vielzahl von Öffnungen oder als umlaufender Spalt ausgebildet. Der dem Innenraum durch die Sperrluft zugeführte
Volumenstrom ist ein Teil des Eintrittsvolumenstroms und wird ebenfalls von der
Absaugvorrichtung aus dem Innenraum abgesaugt.
Vorteilhafterweise werden mittels eines zwischen dem sterilen Teilraum und dem nicht sterilen Teilraum angeordneten Diffusorblechs Turbulenzen und damit eine
Quervermischung von Luft aus dem nicht sterilen Teilraum in den sterilen Teilraum vermieden. Durch das Diffusorblech werden die Gasströmungen im Bereich der
theoretischen Durchtrittsfläche verlangsamt, so dass das Gas gleichmäßiger vom sterilen Teilraum zum nicht sterilen Teilraum strömt. Turbulenzen werden somit unterdrückt oder unterbunden und damit das Eintreten von nicht steriler Luft in den sterilen Teilraum weiter erschwert.
Weiterbildungen, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich auch aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen und aus den Figuren. Dabei sind alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination grundsätzlich Gegenstand der Erfindung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehung. Auch wird der Inhalt der Ansprüche zu einem Bestandteil der Beschreibung gemacht.
Obwohl manche Aspekte im Zusammenhang mit einer Vorrichtung beschrieben wurden, versteht es sich, dass diese Aspekte auch eine Beschreibung des entsprechenden Verfahrens darstellen, so dass ein Block- oder ein Bauelement einer Vorrichtung auch als ein entsprechender Verfahrensschritt oder als ein Merkmal eines Verfahrensschrittes zu verstehen ist. Analog dazu stellen Aspekte, die im Zusammenhang mit einem oder als ein Verfahrensschritt beschrieben wurden, auch eine Beschreibung eines entsprechenden Blocks oder Details oder Merkmals einer entsprechenden Vorrichtung dar. Einige oder alle der Verfahrensschritte können durch einen Hardware-Apparat (oder unter Verwendung eines Hardware-Apparates) wie z. B. einen Mikroprozessor, einen programmierbaren Computer oder eine elektronische Schaltung ausgeführt werden. Bei einigen
Ausführungsbeispielen können einige oder mehrere der wichtigsten Verfahrensschritte durch einen solchen Apparat ausgeführt werden.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren an Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen beispielhaft:
Fig. 1 einen schematischen Längsschnitt durch eine Behandlungsvorrichtung,
Fig. 2 einen schematischen Längsschnitt durch ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Behandlungsvorrichtung,
Fig. 3 einen schematischen Längsschnitt durch ein nochmals weiteres
Ausführungsbeispiel einer Behandlungsvorrichtung und Fig. 4 einen schematischen Längsschnitt durch ein nochmals weiteres
Ausführungsbeispiel einer Behandlungsvorrichtung.
Für gleiche oder gleich wirkende Elemente der Erfindung werden in den Figuren identische Bezugszeichen verwendet. Ferner werden der Übersichtlichkeit halber nur Bezugszeichen in den einzelnen Figuren dargestellt, die für die Beschreibung der jeweiligen Figur erforderlich sind.
Figur 1 zeigt einen schematischen Längsschnitt durch eine Behandlungsvorrichtung 1 zum Sterilisieren von Vorformlingen 2 unter aseptischen, also keimfreien, Bedingungen.
Vorformlinge 2, auch Preforms genannt, sind dabei Kunststoffkörper, insbesondere aus PET, die im Streckblasverfahren zu Behältern umgeformt werden. Mit dem Fachmann geläufigen Abwandlungen lässt sich die vorliegende Behandlungsvorrichtung 1 auch allgemein zum Behandeln von Behältern und/oder Vorformlingen 2 unter aseptischen Bedingungen verwenden. Behälter können dabei beispielsweise Flaschen, insbesondere PET-Flaschen oder Glasflaschen, Dosen oder Kegs sein.
Die Behandlungsvorrichtung 1 weist einen Innenraum 3 auf, der von Außenwänden 4 begrenzt wird. Transportvorrichtungen 5 dienen dem Transport der Vorformlinge 2. Dabei weist jede Transportvorrichtung 5 ein Transportelement 6 mit daran befestigten
Trägerelementen 7 auf. Der Übersichtlichkeit halber wurde auf die Darstellung von Antrieben, Stützen und weiteren Details der Transportvorrichtungen 5 verzichtet. Anstelle der Trägerelemente 7 können beispielsweise auch Greiferelemente oder andere Elemente verwendet werden, die die Vorformlinge 2 transportieren können.
Mittels einer ersten Transportvorrichtung 5.1 werden die Vorformlinge 2 aus der
Umgebung 8, das heißt, von außerhalb des Innenraums 3, über einen Eintrittsbereich 9 in den Innenraum 3 transportiert. Der Eintrittsbereich 9 kann dabei eine einfache Öffnung in der Außenwand 4 sein, vorzugsweise umfasst er allerdings Schleusen und/oder Blenden, so dass möglichst wenig Gas- bzw. Luftaustausch zwischen dem Innenraum 3 und der Umgebung 8 über den Eintrittsbereich 9 stattfindet.
Von der ersten Transportvorrichtung 5.1 werden die Vorformlinge 2 an als Transportsterne 5.2 ausgebildete Transportvorrichtungen 5 und schließlich an eine weitere
Transportvorrichtung 5.3 übergeben. Mittels der weiteren Transportvorrichtung 5.3 werden die Vorformlinge 2 dann aus Innenraum 3 über einen Austrittsbereich 10 in die Umgebung 8 transportiert. Ebenso wie der Eintrittsbereich 9 kann der Austrittsbereich 10 eine einfache Öffnung in der Außenwand 4 sein, vorzugsweise umfasst er allerdings Schleusen und/oder Blenden.
In den Innenraum 3 hinein führt eine Mediumszuleitung 11.1 für ein Sterilisationsmedium 12. Mittels des Sterilisationsmediums 12, insbesondere Heißluft oder, vorzugsweise gasförmiges, H2O2, werden die Vorformlinge 2 sterilisiert. Eine Hauptleitung 13 der Mediumszuleitung 11.1 tritt dabei durch eine obere Außenwand 4 des Innenraums 3 in den Innenraum 3 ein. Die Hauptleitung 13 mündet in einen Ringkanal 14, an dem nach unten gerichtete Sterilisationslanzen 15 angeordnet sind. Die Düsen 16 der
Sterilisationslanzen 15 befinden sich dabei über den Trägerelementen 7 eines der Transportsterne 5.2, so dass aus den Sterilisationslanzen 15 ausströmendes
Sterilisationsmedium 12 in die Vorformlinge 2 geleitet wird, so dass die Vorformlinge 2 insbesondere innen sterilisiert werden.
Über eine weitere in den Innenraum 3 führende Mediumszuleitung 11.2 wird
Trocknungsluft 17 zum Trocknen der Vorformlinge 2 eingeleitet. Auch die
Mediumszuleitung 11.2 umfasst eine Hauptleitung 13, die durch die obere Außenwand 4 des Innenraums 3 in den Innenraum 3 eintritt und in einen Ringkanal 14 mündet. An dem Ringkanal 14 sind nach unten gerichtete Trocknungslanzen 18 angeordnet, deren Düsen 16 sich über den Trägerelemente 7 eines weiteren der Transportsterne 5.2 befinden, so dass aus den Trocknungslanzen 18 ausströmende Trocknungsluft 17 in die Vorformlinge 2 geleitet wird, um die Vorformlinge 2 zu trocknen. Der Transportstern 5.2, über dem sich die Trocknungslanzen 18 befinden, ist dabei in Transportrichtung T der Vorformlinge 2 hinter dem Transportstern 5.2 angeordnet, über dem sich die Sterilisationslanzen 15 befinden.
Des Weiteren mündet eine ebenfalls durch die obere Außenwand 4 des Innenraums 3 in den Innenraum 3 eintretende Mediumszuleitung 11.3 für Verdrängerluft 19 im Innenraum 3. Die Düse 16 dieser Mediumszuleitung 11.3 ist dabei weit oben im Innenraum 3 angeordnet, so dass der gesamte Innenraum 3 von oben nach unten mit Verdrängerluft 19 beaufschlagt werden kann. Die Verdrängerluft 19 dient dabei dem Verdrängen von in den Innenraum 3 eintretender Umgebungsluft, wobei die Umgebungsluft vorzugsweise schon verdrängt wird bevor sie in den Innenraum 3 einströmt. Ein unterhalb der Düse 16 der Mediumszuleitung 11.3 für Verdrängerluft 19 und oberhalb der Sterilisationslanzen 15 und Trocknungslanzen 18 angeordnetes Lochblech 20 wirkt als Diffusor für die Verdrängerluft 19, so dass ein besonders gleichmäßiger Verdrängungsluftschleier erzeugt wird.
Mittels einer Absaugvorrichtung 21 wird über im unteren Bereich des Innenraums 3 angeordnete Absaugöffnungen 22 Gas aus dem Innenraum 3 abgesaugt. Dazu umfasst die Absaugvorrichtung 21 eine in ihrer Leistung einstellbare Saugeinheit 23, die
beispielsweise als Ventilator ausgebildet ist und mit den Absaugöffnungen 22 über einen Absaugkanal 24 verbunden ist.
Die Saugeinheit 23 wird dabei derart eingestellt, dass der abgesaugte
Absaugvolumenstrom größer ist als der über die Mediumszuleitungen 11 in den
Innenraum 3 geleitete Eintrittsvolumenstrom, der als Summe über die Volumenströme des Sterilisationsmediums 12, der Trocknungsluft 17 und der Verdrängerluft 19 zu verstehen ist. Dabei ist es vorteilhaft, wenn der Absaugvolumenstrom etwa 10 % bis 20 % größer als der Eintrittsvolumenstrom ist.
Um einen Unterdrück im Innenraum 3 zu vermeiden, weist die Behandlungsvorrichtung zudem eine Mehrzahl an in den Innenraum 3 mündenden Fehlluftleitungen 25 auf, die als Öffnungen 26 in der Außenwand 4 ausgebildet sind. Die Fehlluftleitungen 25 verbinden also direkt den Innenraum 3 mit der Umgebung 8, so dass Umgebungsluft 27 durch die Fehlluftleitungen 25 in den Innenraum 3 strömen kann. Ein Druckunterschied zwischen dem Innenraum 3 und der Umgebung 8 wird somit ausgeglichen. Wenn der im Innenraum 3 herrschende Druck gleich dem Umgebungsdruck ist, dann wird es erschwert oder verhindert, dass, beispielsweise über Labyrinthdichtungen in der Außenwand 4 oder den Eintritts- oder Austrittsbereich 9 bzw. 10, ein Gasaustausch zwischen dem Innenraum 3 und der Umgebung 8 stattfindet. Insbesondere kann dann kein Sterilisationsmedium 12 aus dem Innenraum 3 in die Umgebung 8 gelangen und es kommt - außer über die Fehlluftleitung 25 - keine verunreinigte Umgebungsluft 27 in den Innenraum 3. Eine aufwendige Regelung oder Steuerung des Eintritts- und/oder Absaugvolumenstroms ist nicht nötig, da über die Fehlluftleitung 25 dem Innenraum 3 stets so viel Umgebungsluft 27 zugeführt wird, wie es zum Ausgleich eines Druckunterschieds zwischen dem Innenraum 3 und der Umgebung 8 nötig ist. Da die einströmende Umgebungsluft 27 in der Regel verunreinigt und damit nicht steril ist, ist der Innenraum 3 in einen sterilen Teilraum 3.1 und einen nicht sterilen Teilraum 3.2 geteilt, wobei der nicht sterile Teilraum 3.2 der Bereich des Innenraums 3 ist, den die Umgebungsluft 27 vom Einströmen über die Fehlluftleitungen 25 bis zur Absaugung über die Absaugöffnungen 22 erreicht. Die Mündungen der Fehlluftleitungen 25 sowie die Absaugöffnungen 22 sind also im nicht sterilen Teilraum 3.2 angeordnet. Die
Fehlluftleitungen 25 sind zudem derart angeordnet, dass einströmende Umgebungsluft 27 vorzugsweise nach unten gerichtet einströmt, so dass die Umgebungsluft die
Transportelemente 6 der Transportvorrichtungen 5 sowie die Sterilisationslanzen 15 und Trocknungslanzen 18 nicht erreicht. Die Mediumszuleitungen 11 münden also im sterilen Teilraum 3.1 und die Transportelemente 6 befinden sich im sterilen Teilraum 3.1 , so dass die Vorformlinge 2 nicht durch die nicht sterile Umgebungsluft 27 verunreinigt werden.
Die Grenze zwischen dem sterilen Teilraum 3.1 und dem nicht sterilen Teilraum 3.2 ist eine theoretische Durchtrittsfläche 28, wobei der Durchtritt von Gas aus dem sterilen Teilraum 3.1 in den nicht sterilen Teilraum 3.2, überwiegend aber nicht umgekehrt erfolgt. Eine Ausbildung von Übergangs- bzw. Mischzonen im Bereich der theoretischen
Durchtrittsfläche 28, beispielsweise durch Turbulenzen, ist jedoch möglich.
Figur 2 zeigt einen schematischen Längsschnitt durch ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Behandlungsvorrichtung 1. Im Unterschied zu der Behandlungsvorrichtung 1 der Figur 1 weist diese Behandlungsvorrichtung 1 eine weitere Mediumszuleitung 11 auf. Diese weitere Mediumszuleitung 11 ist eine Sperrluftzuleitung 11.4, die sterile Sperrluft 29 in den Innenraum 3 leitet und die knapp oberhalb der theoretischen Durchtrittsfläche 28 im sterilen Teilraum 3.1 mündet. Die Sperrluft 29 wird dabei vorzugsweise unter erhöhtem Druck dem Innenraum 3 zugeführt, so dass sich ein Luftschwert, also ein schneidender Luftvorhang, knapp oberhalb der theoretischen Durchtrittsfläche ausbildet. Durch die Sperrluft 29 wird weiter verhindert, dass über die Fehlluftleitung 25 zugeführte Umgebungsluft 27 den sterilen Teilraum 3.1 erreicht. Die Sperrluftzuleitung 11.4 umfasst dabei einen um den Innenraum 3 umlaufenden Ring 30 zum Verteilen der Sperrluft 29 und einen umlaufenden Spalt 31 , durch den die Sperrluft 29 in den Innenraum 3 eintritt. Der Volumenstrom der Sperrluft 29 ist ein Teil des Eintrittsvolumenstroms, so dass der Absaugvolumenstrom auf einen Wert einzustellen ist, der größer, insbesondere 10 % bis 20 % größer, als die Summe aus den Volumenströmen des Sterilisationsmediums, der Trocknungsluft, der Verdrängerluft und der Sperrluft ist. In der Behandlungsvorrichtung 1 der Figur 2 ist zudem die Fehlluftleitung 25 als
Labyrinthdichtung 32 in der Außenwand 4 ausgeführt. Dies hat den Vorteil, dass ein gleichmäßigerer Strom an Umgebungsluft 27 in den Innenraum 3 erreicht wird,
Turbulenzen unterdrückt werden und somit die Wahrscheinlichkeit, dass Gas aus dem Innenraum 3 in die Umgebung 8 gelangt, reduziert wird.
Figur 3 zeigt einen schematischen Längsschnitt durch ein nochmals weiteres
Ausführungsbeispiel einer Behandlungsvorrichtung 1. Im Unterschied zu den
Behandlungsvorrichtungen 1 der vorangegangenen Ausführungsbeispiele weist diese ein Behandlungsvorrichtung 1 ein Diffusorblech 33 auf, das im Bereich der theoretischen Durchtrittsfläche 28 angeordnet ist. Dieses Diffusorblech 33 verstärkt die Trennung des sterilen Teilraums 3.1 vom nicht sterilen Teilraum 3.2. Durch das Diffusorblech 33 werden insbesondere Turbulenzen vermieden, die zu einer Quervermischung von Luft aus dem nicht sterilen Teilraum 3.2 in den sterilen Teilraum 3.1 führen könnten.
Des Weiteren ist in einer Zuleitung 34 der Fehlluftleitung 25 ein Luftfilter 35 angeordnet. Durch diesen Luftfilter 35 wird die Umgebungsluft 27 von einer Vielzahl von
Verunreinigungen gereinigt. Eine kleine Vermischung von gereinigter Umgebungsluft 27 in den sterilen Teilraum 3.1 führt daher nur zu einer kleineren Verunreinigung des sterilen Teilraums 3.1 als eine vergleichbare Vermischung mit ungereinigter
Umgebungsluft 27. Die Zuleitung 34 mündet in einen Fehlluftringkanal 36, über den die gereinigte Umgebungsluft 27 über den Umfang des Innenraums 3 verteilt wird.
Ferner weist diese Behandlungsvorrichtung 1 eine Steuervorrichtung 37 auf, die den Absaugvolumenstrom über die Leistung der Saugeinheit 23 steuert. Diese Steuerung erfolgt vorteilhafterweise in Abhängigkeit von Betriebsparametern, die den
Eintrittsvolumenstrom steuern. Darüber hinaus können Sensoren vorgesehen sein, mittels derer ein zu geringer oder zu hoher Absaugvolumenstrom erkannt wird und über die vorzugsweise die Steuerung des Absaugvolumenstroms angepasst wird. Ist der
Absaugvolumenstrom beispielsweise so groß, dass über die Fehlluftleitung 25 nicht genügend Umgebungsluft 27 nachfließen kann, um einen Druckausgleich zu erreichen, dann sinkt der Druck im Innenraum 3. Über einen Drucksensor im Innenraum kann also ein zu hoher Absaugvolumenstrom erkannt werden. Ist umgekehrt der
Absaugvolumenstrom zu gering, so muss keine Umgebungsluft 27 mehr nachfließen, um einen Druckausgleich zu erreichen. Über einen Sensor, der den Volumenstrom der einfließenden Umgebungsluft 27 bestimmt, kann also ein zu geringer
Absaugvolumenstrom erkannt werden. Die Steuervorrichtung 37 erlaubt also einen automatischen Betrieb der Behandlungsvorrichtung 1 , insbesondere auch dann, wenn sich der Eintrittsvolumenstrom zeitlich verändert.
Schließlich zeigt Figur 4 eine Behandlungsvorrichtung 1 , die zum Füllen von Behältern 38 unter aseptischen Bedingungen ausgebildet ist. Die genaue Ausgestaltung der Fülleinheit 39 ist für die vorliegende Erfindung unwesentlich und wird daher sehr schematisch dargestellt. In den Innenraum 3 tritt lediglich Verdrängerluft 19 ein, die insbesondere verhindert, dass Umgebungsluft 27 über die Eintritts- bzw. Austrittsbereiche 9 bzw. 10 in den Innenraum 3 eindringt. Der Absaugvolumenstrom der Absaugvorrichtung 21 wird derart eingestellt, dass er größer, insbesondere 10 % bis 20 % größer, als der
Volumenstrom der Verdrängerluft 19 ist und ein Druckausgleich zwischen dem Innenraum 3 und der Umgebung 8 findet über die Fehlluftleitung 25 statt. Auch in diesem Fall ist keine oder nur eine einfache Steuerung des Absaugvolumenstroms erforderlich, um geeignete sterile Verhältnisse im sterilen Teilraum 3.1 zu schaffen.
Die Erfindung wurde voranstehend an Ausführungsbeispielen beschrieben. Es versteht sich, dass eine Vielzahl von Änderungen oder Abwandlungen möglich sind, ohne dass dadurch der durch die Patentansprüche definierte Schutzbereich der Erfindung verlassen wird.
Bezugszeichenliste
1 Behandlungsvorrichtung
2 Vorformling
3 Innenraum
3.1 steriler Teilraum
3.2 nicht steriler Teilraum
4 Außenwand
5 T ransportvorrichtung
5.1 erste Transportvorrichtung
5.2 Transportstern
5.3 weitere Transportvorrichtung
6 Transportelement
7 Trägerelement
8 Umgebung
9 Eintrittsbereich
10 Austrittsbereich
1 1 Mediumszuleitung
1 1 .1 Mediumszuleitung für ein Sterilisationsmedium
1 1 .2 Mediumszuleitung für Trocknungsluft
1 1 .3 Mediumszuleitung für Verdrängerluft
1 1 .4 Sperrluftzuleitung
12 Sterilisationsmedium
13 Hauptleitung
14 Ringkanal
15 Sterilisationslanze
16 Düse
17 Trocknungsluft
18 Trocknungslanze
19 Verdrängerluft
20 Lochblech
21 Absaugvorrichtung
22 Absaugöffnung
23 Saugeinheit
24 Absaugkanal 25 Fehlluftleitung
26 Öffnung
27 Umgebungsluft
28 theoretische Durchtrittsfläche
29 Sperrluft
30 umlaufender Ring
31 umlaufender Spalt
32 Labyrinthdichtung
33 Diffusorblech
34 Zuleitung
35 Luftfilter
36 Fehlluftringkanal
37 Steuervorrichtung
38 Behälter
39 Fülleinheit
T Transportrichtung

Claims

Patentansprüche
1. Behandlungsvorrichtung (1 ) zur Behandlung von Behältern (38) und/oder
Vorformlingen (2) unter aseptischen Bedingungen, aufweisend einen durch zumindest eine Außenwand (4) begrenzten Innenraum (3), zumindest eine Transportvorrichtung (5) zum Transportieren der Behälter (38) und/oder Vorformlinge (2) in den Innenraum (3) hinein und aus dem Innenraum (3) heraus, zumindest eine in den Innenraum (3) mündende Mediumszuleitung (11 ) zum Einleiten von zumindest einem Medium (12;
17; 19; 29) mit einem Eintrittsvolumenstrom in den Innenraum (3) und eine aus dem Innenraum (3) führende Absaugvorrichtung (21 ) mit zumindest einer Absaugöffnung (22) zum Absaugen von Gas mit einem Absaugvolumenstrom aus dem Innenraum (3), dadurch gekennzeichnet, dass
der Eintrittsvolumenstrom und/oder der Absaugvolumenstrom derart einstellbar sind, dass der Absaugvolumenstrom größer als der Eintrittsvolumenstrom ist, und die Behandlungsvorrichtung (1 ) zumindest eine in den Innenraum (3) mündende
Fehlluftleitung (25) zum Ausgleichen eines Druckunterschieds zwischen dem
Innenraum (3) und der Umgebung (8) aufweist.
2. Behandlungsvorrichtung (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die in den Innenraum (3) eingeleiteten Medien (12; 17; 19; 29) Verdrängerluft (19) zum Verdrängen von in den Innenraum (3) eintretender Umgebungsluft (27), ein
Sterilisationsmedium (12) zum Sterilisieren der Behälter (38) und/oder Vorformlinge (2), insbesondere Heißluft und/oder H2O2, und/oder Trocknungsluft (17) zum Trocknen der Behälter (38) und/oder Vorformlinge (2) umfassen.
3. Behandlungsvorrichtung (1 ) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Behandlungsvorrichtung (1 ) zum Hinein- und/oder Heraustransportieren der Behälter (38) und/oder Vorformlinge (2) in den bzw. aus dem Innenraum (3) einen Eintritts- bzw. Austrittsbereich (9; 10) aufweist, wobei der Eintritts- bzw.
Austrittsbereich (9; 10) vorzugsweise Blenden und/oder Schleusen umfasst.
4. Behandlungsvorrichtung (1 ) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Mediumszuleitung(en) (11 ) in einem oberen Bereich des Innenraums (3) in den Innenraum (3) münden und/oder die Absaugöffnung(en) (22) der Absaugvorrichtung (21 ) in einem unteren Bereich des Innenraums (3) angeordnet sind.
5. Behandlungsvorrichtung (1 ) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Behandlungsvorrichtung (1 ) eine Steuervorrichtung (37) zum Steuern des Eintrittsvolumenstroms und/oder Absaugvolumenstroms umfasst.
6. Behandlungsvorrichtung (1 ) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fehlluftleitung(en) (25) den Innenraum (3) direkt oder über zumindest einen Luftfilter (35) mit der Umgebung (8) verbindet bzw. verbinden.
7. Behandlungsvorrichtung (1 ) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fehlluftleitungen (25) eine Vielzahl von Öffnungen (26) in der Außenwand (4) sind und/oder die Fehlluftleitung(en) (25) als Labyrinthdichtung (32) ausgebildet ist bzw. sind.
8. Behandlungsvorrichtung (1 ) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenraum (3) durch eine theoretische Durchtrittsfläche (28) in einen sterilen Teilraum (3.1 ) und einen nicht sterilen Teilraum (3.2) geteilt ist, wobei die Mediumszuleitung(en) (11 ) in den sterilen Teilraum (3.1 ) mündet bzw. münden, die Fehlluftleitung(en) (25) in den nicht sterilen Teilraum (3.2) mündet bzw. münden und die Absaugöffnung(en) (22) im nicht sterilen Teilraum (3.2) angeordnet ist bzw. sind.
9. Behandlungsvorrichtung (1 ) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass
zumindest eine der Mediumszuleitungen (11 ) zumindest eine in den sterilen Teilraum (3.1 ) mündende Sperrluftzuleitung (11.4) ist, zum Einleiten von steriler Sperrluft (29) zum Verhindern des Eintretens von durch die Fehlluftleitung (25) zugeführter Luft in den sterilen Teilraum (3.1 ), wobei die Sperrluftzuleitung (11.4) insbesondere in der Nähe der theoretischen Durchtrittsfläche (28) in den sterilen Teilraum (3.1 ) mündet.
10. Behandlungsvorrichtung (1 ) nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Behandlungsvorrichtung (1 ) ein im Bereich der theoretischen Durchtrittsfläche (28) angeordnetes Diffusorblech (33) zur Vermeidung einer Quervermischung von Luft aus dem nicht sterilen Teilraum (3.2) in den sterilen Teilraum (3.1 ) durch Turbulenzen aufweist.
11. Verfahren zum Behandeln von Behältern (38) und/oder Vorformlingen (2) unter
aseptischen Bedingungen mit einer Behandlungsvorrichtung (1 ), insbesondere einer Behandlungsvorrichtung (1 ) nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei die Behälter (38) und/oder Vorformlinge (2) mittels zumindest einer Transportvorrichtung (5) in einen durch zumindest eine Außenwand (4) von einer Umgebung (8) ab- und begrenzten Innenraum (3) transportiert, im Innenraum (3) behandelt und wieder aus dem Innenraum (3) heraus transportiert werden, wobei über zumindest eine
Mediumszuleitung (11 ) zumindest ein Medium (12; 17; 19; 29) mit einem
Eintrittsvolumenstrom in den Innenraum (3) geleitet wird und mittels einer
Absaugvorrichtung (21 ) Gas mit einem Absaugvolumenstrom aus dem Innenraum (3) abgesaugt wird, dadurch gekennzeichnet, dass Gas aus dem Innenraum (3) mit einem im Vergleich zum Eintrittsvolumenstrom größeren Absaugvolumenstrom abgesaugt wird und ein bestehender Druckunterschied zwischen dem Innenraum (3) und der Umgebung (8) durch Zuführung von Umgebungsluft (27) über zumindest eine in den Innenraum (3) mündende Fehlluftleitung (25) ausgeglichen wird.
12. Verfahren nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass als Medien (12; 17; 19;
29) Verdrängerluft (19) zum Verdrängen von in den Innenraum (3) eintretender Umgebungsluft (27), ein Sterilisationsmedium (12) zum Sterilisieren der Behälter (38) und/oder Vorformlinge (2), insbesondere Heißluft und/oder H2O2, und/oder
Trocknungsluft (17) zum Trocknen der Behälter (38) und/oder Vorformlinge (2) eingeleitet werden.
13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass der
Eintrittsvolumenstrom und/oder der Absaugvolumenstrom, insbesondere mittels einer Steuervorrichtung (37) der Behandlungsvorrichtung (1 ), gesteuert werden.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenraum (3) durch eine theoretische Durchtrittsfläche (28) in einen sterilen Teilraum (3.1 ) und einen nicht sterilen Teilraum (3.2) geteilt ist, wobei über die
Mediumszuleitung(en) (11 ) dem sterilen Teilraum (3.1 ) des Innenraums (3) Medien (12; 17; 19; 29) zugeleitet wird bzw. werden, über die Fehlluftleitung(en) (25) dem nicht sterilen Teilraum (3.2) des Innenraums (3) Luft zugeleitet wird bzw. werden und mittels der Absaugvorrichtung (21 ) Gas aus dem nicht sterilen Teilraum (3.2) absaugt wird.
15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass in den sterilen Teilraum
(3.1 ) über zumindest eine als Sperrluftzuleitung (11.4) ausgebildete Mediumszuleitung (11 ) Sperrluft (29) zugeleitet wird zum Verhindern des Eintretens von durch die Fehlluftleitung (25) zugeführter Luft in den sterilen Teilraum (3.1 ).
16. Verfahren nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass mittels eines zwischen dem sterilen Teilraum (3.1 ) und dem nicht sterilen Teilraum (3.2)
angeordneten Diffusorblechs (33) Turbulenzen und damit eine Quervermischung von Luft aus dem nicht sterilen Teilraum (3.2) in den sterilen Teilraum (3.1 ) vermieden wird.
PCT/EP2020/069325 2019-07-26 2020-07-09 Behandlungsvorrichtung und verfahren zur behandlung von behältern und/oder vorformlingen unter aseptischen bedingungen WO2021018541A1 (de)

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